选修3-3 10.4 热力学第二定律 同步练习(word含答案)
文档属性
| 名称 | 选修3-3 10.4 热力学第二定律 同步练习(word含答案) |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 55.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-01-23 07:10:16 | ||
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文档简介
选修3-3 10.4 热力学第二定律 同步练习
一、单项选择题（共10小题；共40分）
1. 热现象过程中不可避免地出现能量耗散的现象，所谓能量耗散是指在能量转化的过程中无法把散失的能量重新收集、加以利用，则下列关于能量耗散的说法中正确的是
A. 能量耗散说明能量不守恒
B. 能量耗散不符合热力学第二定律
C. 能量耗散过程中能量不守恒
D. 能量耗散是从能量转化的角度，反映出自然界中的宏观过程具有方向性
2. 下列说法正确的是
A. 所有的能量守恒过程都能自发地发生
B. 世界上有多种形式的能源，如煤、石油、生物能等都来自太阳辐射的能量
C. 热传递、摩擦生热和气体自由膨胀都是可逆过程
D. 能的转化过程符合能量守恒定律，因此不会发生能源危机
3. 下列过程中可能发生的是
A. 某种物质从高温热源吸收 的热量，全部转化为机械能，而没有产生其他任何影响
B. 打开一高压密闭容器，其内气体自发溢出后又自发跑进去，恢复原状
C. 利用其他手段，使低温物体温度更低，高温物体的温度更高
D. 将两瓶不同液体混合，然后它们又自发地各自分开
4. 下列说法中正确的是
A. 随着科技的发展，永动机是可以制成的
B. 能量守恒定律表明，节约能源是无意义的
C. 机械能守恒定律是自然界遵循的普遍规律
D. 能量的耗散反映出了自然界宏观过程的方向性
5. 下列现象能够发生的是
A. 一杯热茶在打开杯盖后，茶会自动变得更热
B. 氮气和氧气混合后会自动分开
C. 桶中浑浊的泥水静置一段时间后，泥沙下沉，上面的水变清
D. 电冰箱不通电时热量也会自发从低温的箱内传到高温的箱外
6. 下列说法正确的是
A. 热量不可能从低温物体传到高温物体
B. 热量不可能自发地从低温物体传到高温物体
C. 自然界中的一切宏观过程都是具有可逆性的
D. 改进热机的生产工艺，总有一天热机的效率可以达到
7. 关于能量的转化，下列说法中正确的是
A. 满足能量守恒定律的物理过程都能自发地进行
B. 不但能量的总量保持不变，而且能量的可利用性在逐步提高
C. 空调机既能制热又能制冷，说明传热不存在方向性
D. 热量不可能由低温物体传给高温物体而不发生其他变化
8. 下列关于热学问题的说法正确的是
A. 一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展，熵值较大代表着较为有序
B. 当人们感到潮湿时，空气的绝对湿度一定较大
C. 某气体的摩尔质量为 、密度为 ，用 表示阿伏加德罗常数，则每个气体分子的质量 ，每个气体分子的体积
D. 密封在容积不变的容器内的气体，若温度升高，则气体分子对器壁单位面积上的平均作用力增大
9. 关于能量的转化，下列说法中正确的是
A. 摩擦生热的过程在任何情况下都是不可逆的
B. 空调既能制热又能制冷说明热传递不存在方向性
C. 永动机不存在的原因是能量在某些特殊情况下是不守恒的
D. 由于能量的转化过程符合守恒定律，所以不会发生能源危机
10. 根据热力学定律，下列判断正确的是
A. 我们可以把火炉散失到周围环境中的能量全部收集到火炉中再次用来取暖
B. 冰可以熔化成水，水也可以结成冰，这个现象违背了热力学第二定律
C. 制冷系统能将冰箱内的热量传给外界较高温度的空气，而不引起其他变化
D. 利用其他手段，使低温物体温度更低，高温物体的温度更高
二、填空题（共4小题；共10分）
11. 下列关于能量转换过程的叙述，违背热力学第一定律的有 ，不违背热力学第一定律、但违背热力学第二定律的有 。（填正确答案标号）
A.汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热
B.冷水倒入保温杯后，冷水和杯子的温度都变得更低
C.某新型热机工作时将从高温热源吸收的热量全部转化为功，而不产生其他影响
D.冰箱的制冷机工作时从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内
12. 关于热力学定律，下列说法中正确的是
A．为了增加物体的内能，必须对物体做功或向它传递热量
B．对某物体做功，必定会使该物体的内能增加
C．可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功
D．不可能使热量从低温物体传向高温物体
E．功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程
13. 下列说法不正确的是
A.在任何自然过程中，一切参与者的总能量和总熵保持不变
B.熵无处不在，是系统无序程度的量度
C.一切不可逆过程在熵增加的同时，总是伴随着能量退降
D.由热力学第二定律可知，自然界的能量品质正在退化，可利用的能量越来越少
E.热力学第二定律的微观实质是熵增加
14. 热力学第二定律常见的表述有两种.
第一种表述：不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化；
第二种表述：不可能从单一热库吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化.
图甲是根据热力学第二定律的第一种表述画出的示意图：外界对制冷机做功，使热量从低温物体传递到高温物体.请你根据第二种表述完成示意图乙.根据你的理解，热力学第二定律的实质是 。
三、解答题（共3小题；共39分）
15. 在与外界无热传递的封闭房间里，夏天有人想用同时使电冰箱和电风扇运转并打开冰箱门的办法使室内降温，试问他能否达到目的 两电器工作较长时间后，房间的气温将会怎样变化 说明原因。
16. 在寒冷的天气中，一盆水放在户外就要结冰，液态水的分子无序程度比冰高。那么结冰的过程违反熵增加原理吗 为什么
17. 一锅开水投入了 个糖馅的甜汤圆，随后又投入了 个肉馅的咸汤圆，甜、咸汤圆在沸水中翻滚，象征着封闭系统进入了一个自发的过程，随后，用两只碗各盛了 个汤圆，每碗汤圆中共有六种可能：①全是甜的 ②全是咸的 ③ 甜 咸 ④ 甜 咸，这是四种不平衡的宏观态，⑤ 甜 咸 ⑥ 甜 咸，这是两种相对平衡的宏观态。两只碗各盛 个汤圆共有 种组合方式，我们称为 个微观态，则：
（1）以上六种宏观态所对应的微观态的个数各是多少 请设计一个图表来表示。
（2）以上相对平衡的宏观态出现的概率是多少
答案
第一部分
1. D
【解析】能量耗散是指能量在转化和转移的过程中扩散到周围环境中无法再收集起来并加以利用的现象，其满足能量守恒定律，也符合热力学第二定律，能量并未减少，但在可利用的品质上降低了，能量耗散反映了涉及热运动的宏观过程都具有方向性，A、B、C错误，D正确。
2. B
3. C
【解析】根据热力学第二定律，热量不可能从低温物体自发地传递给高温物体，而不引起其他的影响，但通过一些物理手段是可以实现的，故C项正确；
内能转化为机械能不可能自发地进行，要使内能全部转化为机械能必定要引起其他变化，故A项错；
气体膨胀具有方向性，故B项错；
扩散现象也有方向性，故D项错.
4. D
【解析】永动机违背了能量守恒定律，所以即使随着科技的发展，永动机也是不可能制成的，故A错误；虽然能量是守恒的，但可利用的能源不断减少，节约能源意义重大，故B错误；机械能守恒定律是有适用条件的，这个定律不是自然界遵循的普遍规律，故C错误；自然界自发进行的宏观过程具有方向性，能量耗散就是从能量的角度反映了这种方向性，故D正确。
5. C
【解析】传热具有方向性，热量能自发地从高温物体传到低温物体，故一杯热茶在打开杯盖后，茶会自动变凉，故A错误。
扩散现象具有方向性，氮气和氧气混合后不能自动分开，故B错误。
桶中浑浊的泥水静置一段时间后泥沙在重力的作用下下沉，上面的水变清，出现了泥沙、水自动分离现象，故C正确。
电冰箱只有通电工作，在消耗电能的情况下才能把热量从内部低温物体传到冰箱外部的高温物体，故D错误。
6. B
【解析】根据热力学第二定律可知，不可能把热量从低温物体传到高温物体而不产生其他影响，即热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，故A错误，B正确；根据热力学第二定律，一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的，故C错误；热机的效率在任何条件下都不可能达到 ，故D错误。
7. D
【解析】根据热力学第二定律，满足能量守恒定律的物理过程不一定都能自发地进行，选项A错误；能量在转化过程中会由高品质能量转化为低品质能量，故可利用性会降低，选项B错误；空调机既能制热又能制冷，但是要耗电，不是自发的过程，传热有方向性，热量自发地由高温物体传向低温物体，故C错误；根据热力学第二定律，热量不可能由低温物体传给高温物体而不发生其他变化，选项D正确。
8. D
【解析】根据熵增加原理，在自然过程中一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展，熵值较大代表着较为无序，A错误。当人们感到潮湿时，空气的相对湿度一定较大，B错误。每个气体分子的质量 ，每个气体分子平均占有的空间体积 ，它不是气体分子的体积，C错误。密封在容积不变的容器内的气体，若温度升高，由 知压强变大，而分子数密度不变，则气体分子对器壁单位面积上的平均作用力增大，D正确。
9. A
10. D
【解析】根据热力学第二定律可知，不能把散失的能量全部收集起来重新加以利用，A错误；
冰熔化成水，水结成冰，没有违背热力学第二定律，故B错误；
冰箱制冷过程压缩机做功引起了其他变化，故C错误；
根据热力学第二定律，热量不可能从低温物体自发地传递给高温物体，而不引起其他的变化，但通过一些手段是可以实现的，故D正确。
第二部分
11. B；C
【解析】A．燃烧汽油产生的内能一方面向机械能转化，同时热传递向空气转移。既不违背热力学第一定律，也不违背热力学第二定律；
B．冷水倒入保温杯后，没有对外做功，同时也没有热传递，内能不可能减少，故违背热力学第一定律；
C．某新型热机工作时将从高温热源吸收的热量全部转化为功，必然产生其他影响故违背热力学第二定律；
D．制冷机消耗电能工作时从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内，发生了内能的转移，同时对外界产生了影响。既不违背热力学第一定律，也不违背热力学第二定律。
12. ACE
13. A
【解析】系统的总能量守恒，但总熵可能不变或增加.
14. 示意图见解析；一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性
【解析】示意图如下图所示
第三部分
15. 不能；室内温度升高；因为消耗了电能。
16. 液态的水的分子无序程度比冰高，但我们要看孤立系统的熵，在寒冷的天气中的一盆水并不是孤立系统，因为水与外界有能量交换。本题说法中，水结冰时放热，使周围大气、地面分子内能增加，无序程度增加，系统总嫡值是增加的，并不违反熵增加原理。
17. （1） 宏观态对应的微观态个数；
（2） 相对平衡的宏观态出现的概率为：
。
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一、单项选择题（共10小题；共40分）
1. 热现象过程中不可避免地出现能量耗散的现象，所谓能量耗散是指在能量转化的过程中无法把散失的能量重新收集、加以利用，则下列关于能量耗散的说法中正确的是
A. 能量耗散说明能量不守恒
B. 能量耗散不符合热力学第二定律
C. 能量耗散过程中能量不守恒
D. 能量耗散是从能量转化的角度，反映出自然界中的宏观过程具有方向性
2. 下列说法正确的是
A. 所有的能量守恒过程都能自发地发生
B. 世界上有多种形式的能源，如煤、石油、生物能等都来自太阳辐射的能量
C. 热传递、摩擦生热和气体自由膨胀都是可逆过程
D. 能的转化过程符合能量守恒定律，因此不会发生能源危机
3. 下列过程中可能发生的是
A. 某种物质从高温热源吸收 的热量，全部转化为机械能，而没有产生其他任何影响
B. 打开一高压密闭容器，其内气体自发溢出后又自发跑进去，恢复原状
C. 利用其他手段，使低温物体温度更低，高温物体的温度更高
D. 将两瓶不同液体混合，然后它们又自发地各自分开
4. 下列说法中正确的是
A. 随着科技的发展，永动机是可以制成的
B. 能量守恒定律表明，节约能源是无意义的
C. 机械能守恒定律是自然界遵循的普遍规律
D. 能量的耗散反映出了自然界宏观过程的方向性
5. 下列现象能够发生的是
A. 一杯热茶在打开杯盖后，茶会自动变得更热
B. 氮气和氧气混合后会自动分开
C. 桶中浑浊的泥水静置一段时间后，泥沙下沉，上面的水变清
D. 电冰箱不通电时热量也会自发从低温的箱内传到高温的箱外
6. 下列说法正确的是
A. 热量不可能从低温物体传到高温物体
B. 热量不可能自发地从低温物体传到高温物体
C. 自然界中的一切宏观过程都是具有可逆性的
D. 改进热机的生产工艺，总有一天热机的效率可以达到
7. 关于能量的转化，下列说法中正确的是
A. 满足能量守恒定律的物理过程都能自发地进行
B. 不但能量的总量保持不变，而且能量的可利用性在逐步提高
C. 空调机既能制热又能制冷，说明传热不存在方向性
D. 热量不可能由低温物体传给高温物体而不发生其他变化
8. 下列关于热学问题的说法正确的是
A. 一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展，熵值较大代表着较为有序
B. 当人们感到潮湿时，空气的绝对湿度一定较大
C. 某气体的摩尔质量为 、密度为 ，用 表示阿伏加德罗常数，则每个气体分子的质量 ，每个气体分子的体积
D. 密封在容积不变的容器内的气体，若温度升高，则气体分子对器壁单位面积上的平均作用力增大
9. 关于能量的转化，下列说法中正确的是
A. 摩擦生热的过程在任何情况下都是不可逆的
B. 空调既能制热又能制冷说明热传递不存在方向性
C. 永动机不存在的原因是能量在某些特殊情况下是不守恒的
D. 由于能量的转化过程符合守恒定律，所以不会发生能源危机
10. 根据热力学定律，下列判断正确的是
A. 我们可以把火炉散失到周围环境中的能量全部收集到火炉中再次用来取暖
B. 冰可以熔化成水，水也可以结成冰，这个现象违背了热力学第二定律
C. 制冷系统能将冰箱内的热量传给外界较高温度的空气，而不引起其他变化
D. 利用其他手段，使低温物体温度更低，高温物体的温度更高
二、填空题（共4小题；共10分）
11. 下列关于能量转换过程的叙述，违背热力学第一定律的有 ，不违背热力学第一定律、但违背热力学第二定律的有 。（填正确答案标号）
A.汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热
B.冷水倒入保温杯后，冷水和杯子的温度都变得更低
C.某新型热机工作时将从高温热源吸收的热量全部转化为功，而不产生其他影响
D.冰箱的制冷机工作时从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内
12. 关于热力学定律，下列说法中正确的是
A．为了增加物体的内能，必须对物体做功或向它传递热量
B．对某物体做功，必定会使该物体的内能增加
C．可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功
D．不可能使热量从低温物体传向高温物体
E．功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程
13. 下列说法不正确的是
A.在任何自然过程中，一切参与者的总能量和总熵保持不变
B.熵无处不在，是系统无序程度的量度
C.一切不可逆过程在熵增加的同时，总是伴随着能量退降
D.由热力学第二定律可知，自然界的能量品质正在退化，可利用的能量越来越少
E.热力学第二定律的微观实质是熵增加
14. 热力学第二定律常见的表述有两种.
第一种表述：不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化；
第二种表述：不可能从单一热库吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化.
图甲是根据热力学第二定律的第一种表述画出的示意图：外界对制冷机做功，使热量从低温物体传递到高温物体.请你根据第二种表述完成示意图乙.根据你的理解，热力学第二定律的实质是 。
三、解答题（共3小题；共39分）
15. 在与外界无热传递的封闭房间里，夏天有人想用同时使电冰箱和电风扇运转并打开冰箱门的办法使室内降温，试问他能否达到目的 两电器工作较长时间后，房间的气温将会怎样变化 说明原因。
16. 在寒冷的天气中，一盆水放在户外就要结冰，液态水的分子无序程度比冰高。那么结冰的过程违反熵增加原理吗 为什么
17. 一锅开水投入了 个糖馅的甜汤圆，随后又投入了 个肉馅的咸汤圆，甜、咸汤圆在沸水中翻滚，象征着封闭系统进入了一个自发的过程，随后，用两只碗各盛了 个汤圆，每碗汤圆中共有六种可能：①全是甜的 ②全是咸的 ③ 甜 咸 ④ 甜 咸，这是四种不平衡的宏观态，⑤ 甜 咸 ⑥ 甜 咸，这是两种相对平衡的宏观态。两只碗各盛 个汤圆共有 种组合方式，我们称为 个微观态，则：
（1）以上六种宏观态所对应的微观态的个数各是多少 请设计一个图表来表示。
（2）以上相对平衡的宏观态出现的概率是多少
答案
第一部分
1. D
【解析】能量耗散是指能量在转化和转移的过程中扩散到周围环境中无法再收集起来并加以利用的现象，其满足能量守恒定律，也符合热力学第二定律，能量并未减少，但在可利用的品质上降低了，能量耗散反映了涉及热运动的宏观过程都具有方向性，A、B、C错误，D正确。
2. B
3. C
【解析】根据热力学第二定律，热量不可能从低温物体自发地传递给高温物体，而不引起其他的影响，但通过一些物理手段是可以实现的，故C项正确；
内能转化为机械能不可能自发地进行，要使内能全部转化为机械能必定要引起其他变化，故A项错；
气体膨胀具有方向性，故B项错；
扩散现象也有方向性，故D项错.
4. D
【解析】永动机违背了能量守恒定律，所以即使随着科技的发展，永动机也是不可能制成的，故A错误；虽然能量是守恒的，但可利用的能源不断减少，节约能源意义重大，故B错误；机械能守恒定律是有适用条件的，这个定律不是自然界遵循的普遍规律，故C错误；自然界自发进行的宏观过程具有方向性，能量耗散就是从能量的角度反映了这种方向性，故D正确。
5. C
【解析】传热具有方向性，热量能自发地从高温物体传到低温物体，故一杯热茶在打开杯盖后，茶会自动变凉，故A错误。
扩散现象具有方向性，氮气和氧气混合后不能自动分开，故B错误。
桶中浑浊的泥水静置一段时间后泥沙在重力的作用下下沉，上面的水变清，出现了泥沙、水自动分离现象，故C正确。
电冰箱只有通电工作，在消耗电能的情况下才能把热量从内部低温物体传到冰箱外部的高温物体，故D错误。
6. B
【解析】根据热力学第二定律可知，不可能把热量从低温物体传到高温物体而不产生其他影响，即热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，故A错误，B正确；根据热力学第二定律，一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的，故C错误；热机的效率在任何条件下都不可能达到 ，故D错误。
7. D
【解析】根据热力学第二定律，满足能量守恒定律的物理过程不一定都能自发地进行，选项A错误；能量在转化过程中会由高品质能量转化为低品质能量，故可利用性会降低，选项B错误；空调机既能制热又能制冷，但是要耗电，不是自发的过程，传热有方向性，热量自发地由高温物体传向低温物体，故C错误；根据热力学第二定律，热量不可能由低温物体传给高温物体而不发生其他变化，选项D正确。
8. D
【解析】根据熵增加原理，在自然过程中一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展，熵值较大代表着较为无序，A错误。当人们感到潮湿时，空气的相对湿度一定较大，B错误。每个气体分子的质量 ，每个气体分子平均占有的空间体积 ，它不是气体分子的体积，C错误。密封在容积不变的容器内的气体，若温度升高，由 知压强变大，而分子数密度不变，则气体分子对器壁单位面积上的平均作用力增大，D正确。
9. A
10. D
【解析】根据热力学第二定律可知，不能把散失的能量全部收集起来重新加以利用，A错误；
冰熔化成水，水结成冰，没有违背热力学第二定律，故B错误；
冰箱制冷过程压缩机做功引起了其他变化，故C错误；
根据热力学第二定律，热量不可能从低温物体自发地传递给高温物体，而不引起其他的变化，但通过一些手段是可以实现的，故D正确。
第二部分
11. B；C
【解析】A．燃烧汽油产生的内能一方面向机械能转化，同时热传递向空气转移。既不违背热力学第一定律，也不违背热力学第二定律；
B．冷水倒入保温杯后，没有对外做功，同时也没有热传递，内能不可能减少，故违背热力学第一定律；
C．某新型热机工作时将从高温热源吸收的热量全部转化为功，必然产生其他影响故违背热力学第二定律；
D．制冷机消耗电能工作时从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内，发生了内能的转移，同时对外界产生了影响。既不违背热力学第一定律，也不违背热力学第二定律。
12. ACE
13. A
【解析】系统的总能量守恒，但总熵可能不变或增加.
14. 示意图见解析；一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性
【解析】示意图如下图所示
第三部分
15. 不能；室内温度升高；因为消耗了电能。
16. 液态的水的分子无序程度比冰高，但我们要看孤立系统的熵，在寒冷的天气中的一盆水并不是孤立系统，因为水与外界有能量交换。本题说法中，水结冰时放热，使周围大气、地面分子内能增加，无序程度增加，系统总嫡值是增加的，并不违反熵增加原理。
17. （1） 宏观态对应的微观态个数；
（2） 相对平衡的宏观态出现的概率为：
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